التمثيل الضوئي هو عملية تحويل ضوء الشمس إلى طاقة كيميائية عن طريق تخزينه في روابط الجلوكوز أو السكر. تحدث هذه العملية في النباتات والبكتيريا وبعض المحتجين ، أو الطحالب لإنتاج السكر كغذاء. يلتقط الكلوروفيل الموجود في أوراق نباتات التمثيل الضوئي الطاقة من أشعة الشمس ويحولها إلى الكربوهيدرات. يستخدم التمثيل الضوئي ثاني أكسيد الكربون (CO2) والماء كمادة خام لإنتاج السكر وإطلاق الأكسجين كمنتج ثانوي.
الهيكل البيولوجي
يحدث التمثيل الضوئي بشكل أساسي في الأوراق والسيقان. تشتمل الورقة النموذجية على البشرة العلوية والسفلية ، وحزم الأوعية الدموية ، والميزوفيل والمعدة ، أو المسام النباتية. تعمل البشرة العلوية والسفلية كحماية للورقة. تكون الثغرات عبارة عن مسام في البشرة السفلية تعمل كممر لثاني أكسيد الكربون والهواء. حزم الأوعية الدموية نقل المياه والمعادن والمواد الغذائية حول النبات. يحتوي الميزوفيل على البلاستيدات الخضراء في غشاء ثايلاكويد. هذا هو المكان الذي يحدث فيه التمثيل الضوئي.
حدوث تفاعل كيميائي
يمكن كتابة التفاعل الكيميائي العام تحت عملية التمثيل الضوئي كـ "6H2O + 6CO2 -----> C6H12O6 + 6O2." تحدث العملية على مرحلتين. المرحلة الأولى هي تفاعل الضوء المستخدم لتشكيل جزيئات الطاقة العالية. يتم تخزين الطاقة التي يتم الحصول عليها في تفاعل الضوء في الخلايا في شكل مادة كيميائية تسمى ATP ، أو أدينوسين ثلاثي الفوسفات. المرحلة الثانية من التمثيل الضوئي تسمى تفاعل دورة كالفن.
رد فعل دورة كالفين
في هذا الجزء من التفاعل ، يتم استخدام الطاقة الكيميائية المخزنة في ATP لإنتاج السكر من ثاني أكسيد الكربون عبر تفاعلات الأنزيمات أو الإنزيمات. في البداية ، يتفاعل ثاني أكسيد الكربون مع مركب مكون من خمسة كربون يسمى ، ثنائي فوسفات الريبوز (RuBP) ، ويتم تحفيزه بواسطة إنزيم أوكسي إنزيم كربوكسيلاز لإنتاج مركب ثابت ثلاثي الكربون يسمى الفسفوغليسيريت (PGA). تحول الطاقة التي تم التقاطها في ATP إلى PGA إلى 3-فوسفات glyceraldehyde (G3P) والذي يتم تحويله إلى مركبات عضوية أخرى.
العوامل التي تحد من التمثيل الضوئي
يتم تحديد عملية التمثيل الضوئي بشكل كبير من خلال عوامل مثل شدة الضوء ومغذيات التربة وتوافر المياه ودرجة حرارة وتركيز ثاني أكسيد الكربون في الجو. انخفاض مستوى المياه يقلل الرطوبة من التربة ويغلق الثغور. هذا يحد من انتشار ثاني أكسيد الكربون ويؤثر على عملية التمثيل الضوئي.
